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清华大学基于WR技术的高精度分布式时间同步技术WRS-FL交换机通过验收
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发表时间:2018-09-05 10:45来源:中国科学院

近日,高海拔宇宙线观测站(LHAASO)时钟系统WRS-FL交换机在清华大学召开鉴定验收会,来自高能物理研究所、中国科学技术大学、四川大学的专家参加了会议。会议对设备进行了现场检验和测试,并由时钟系统承担单位(清华大学工程物理系核电子学与系统控制教研室)介绍该设备的研制过程,详细描述了其设计原理和相关测试结果。基于成熟设计的基础,项目组针对LHAASO工程的要求改进电源设计、调整电?#26041;?#26500;和布线,降低系统功耗和设备温度,保障设备部署在野外恶劣环境时的可靠性。所研制的原型设备经过多单位的全面试用和比对测试,系统性能指标先进,工作状态稳定可靠。项目组实现了小批量试制,搭建了批量生产测试和验证环境,确定了生产检测流程工艺。

时钟系统WRS-FL交换机测试现场.jpg

时钟系统WRS-FL交换机组装现场.jpg

专家组一致同意时钟系统WRS-FL正式样机通过鉴定。这标志着实验关键的时钟系统从研发阶段进入批量组装和安装阶段,为工?#25506;?#24230;的顺利实施提供了保障。

高海拔宇宙线观测站LHAASO是以甚高能伽马天文与宇宙线观测研究为核心的国家重大科技基础设施项目。项目将在四川?#22659;?#28023;子山建设复合探测器阵?#26657;?#21253;含了数千个分布式探测器。

为了实现项目所需要的角分辨率,探测器间需要实现500皮秒的时间同步,采用了基于WR(White Rabbit)技术的高精度分布式时间同步技术,提供亚纳秒同步准确度和皮秒级同步精度,并实现数据和时钟的统一处理。

WRS交换机是构成WR网络的核?#32435;?#22791;,LHAASO项目使用超过500台,连接所有探测器节点。针对LHAASO项目的现场环境要求,项目组设计了WRS-FL无风扇工业级交换机,修改优化了WRS的?#24067;?#35774;计,提升了散热性能并改进了时钟电路的晃动特性。


?#30001;?#38405;读:

高海拔宇宙线观测站项目

高海拔宇宙线观测站项目是国家重大科技基础设施建设项目,其在国务院发布的《国家重大科技基础设施建设中长期规划(2012-2030年)?#20998;?#34987;列为16个优先安排的重大项目之一,于2015年12月31日获得国家发改委批准立项。项目英文名称为:Large High Air Altitude Shower Observatory,缩写为:LHAASO。

【科学目标】LHAASO的核?#30446;?#23398;目标是探索高能宇宙线起源以及相关的宇宙演化、高能天体演化和暗物质的研究。具体的科学目标是:

(1) 探索高能宇宙线起源。通过精确测量高能伽马源宽?#27573;?#33021;谱,研究高能辐射源粒子的特征,探寻银河?#30340;?#37325;子加速器存在的证据,在发现宇宙线源方面取得零的突破;精确测量宇宙线能谱和成分,研究宇宙线加速和传播机制。  

(2) 开展全天区伽马源扫描搜索,大量发现新伽马源,特别是河外源,积累各种源的统计样本,探索其高能辐射机制,包括产生强烈时变现象的机制,研究以超大质量黑洞为中心的活动星系核的演化规律,捕捉宇宙中的高能伽马暴事例,探索其爆发机制。

(3)探寻暗物质、量子引力或洛仑兹不变性破坏等新物理现象,发现新规律。

【总体技术方案】为提高探测灵敏度,LHAASO将建设成由多种探测手段组成的复合式地面粒子探测器阵?#26657;?#24182;充分发挥高海拔和大规模的探测面积的优势。具体方案见“技术方案”部分。 

【建设地点】本观测站位于四川省?#22659;?#21439;海子山,占地面积达1.36平方公里(2040亩),海拔为4410米,距?#22659;?#20122;丁机场10公里,成都708公里。

【装置建设目标】通过LHAASO的建设,力求在科学前沿和探测技术两方面实现重要突破:

(1)瞄准宇宙线起源这一世纪难题,抓住机遇,争取实现突破;

(2)充分利用站址的高海拔优势,实现在伽马天文观测和宇宙线实验中的三个世界第一:在高能端以最高灵敏度探测伽马射线、对TeV能段的伽马射线源有最强的巡天扫描搜索能力、对宇宙线的能谱测量将覆盖最宽广的能量?#27573;А?/span>

White Rabbit(WR)时钟同步技术

White Rabbit(WR)时钟同步技术是综合了同步以太网、精密定时协议(IEEE1588v2)和数字相位测量技术而发展的分布式同步授时技术,能够实现数千米?#27573;?#20869;多节点亚纳秒精度的时钟分发。该技术兼容标准以太网协议,?#24509;?#29992;额外网络带宽,与数据链?#20998;?#25509;集成,结构简单成本低。

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